Нанокомпозиты как функциональные материалы б. В. Романовский, Е. В. Макшина м
жүктеу/скачать 203,53 Kb. Pdf көрінісі
|
nanocompoziti
|
Рис. 2. Избежать агрегации наночастиц можно, “за- перев” их внутри твердого тела, обладающего пори- стой структурой Р О М А Н О В С К И Й Б . В . , М А К Ш И Н А Е . В . Н А Н О К О М П О З И Т Ы К А К Ф У Н К Ц И О Н А Л Ь Н Ы Е М А Т Е Р И А Л Ы 53 Х И М И Я металлокомплексы как прекурсоры имеют вполне оп- ределенные преимущества перед соединениями, со- держащими только один металлический атом, напри- мер солями. В приведенном выше примере размер и форма об- разующихся наночастиц оксида или металла предопре- делялись особой геометрией полости микропористого цеолита, в которой происходило превращение прекур- сора. Такая специфическая форма полостей, где нахо- дятся наночастицы, практически полностью изолирует их друг от друга и исключает какое-либо взаимодейст- вие. В этом случае наночастицы приобретают свойства так называемых квантовых точек, где электроны ведут себя не так, как в твердом теле бесконечной протяжен- ности – массивном металле, полупроводнике или изо- ляторе, а как в потенциальном ящике, то есть должны описываться квантово-механической моделью. Такие квантовые точки, стабилизированные в инертных мат- рицах, могут служить для записи и хранения информа- ции и сейчас рассматриваются как перспективные ма- териалы в оптоэлектронике. Совершенно иной результат дает использование матриц типа МММ с иной геометрией каналов – непе- ресекающих мезопор. После заполнения таких пор ме- таллсодержащим прекурсором, например карбонилом железа Fe(CO) 5 , с его последующим восстановлением в них образуются нитевидные кристаллы металлическо- го железа диаметром около 2 нм и длиной более 100 нм. Достоинство такой системы с магнитными нанопрово- локами состоит в том, что они изолированы друг от друга и строго параллельны. Это дает возможность ис- пользовать магнитный нанокомпозит такого типа, ха- рактеризующийся сверхвысокой плотностью записи, для считывания изображений с помощью зонда в так называемых магнитно-силовых микроскопах с атом- ным разрешением. Интересно отметить, что нитевидные кристаллы металлов, имеющие наноразмерные диаметры, внутри мезопор плавятся при температурах, на несколько сот (!) градусов более низких, чем температура плавления объемной фазы. Так, нанопроволоки металлического Pd уже при 200 ° С распадаются на отдельные капли жидкого металла и в таком виде застывают при охлаж- дении, что можно увидеть в электронный микроскоп. Другим, не менее привлекательным свойством многоядерных металлокомплексов при их использова- нии как прекурсоров в in situ синтезе наноматериалов является их способность сохранять соотношение ме- таллических компонентов после окислительно-восста- новительных обработок. Эта особенность двух- и поли- металлических комплексов становится решающим фактором в том случае, когда нужно получить однород- ные по составу наночастицы сплава или смешанного оксида. Действительно, введение в микропористый цео- лит NaY индивидуальных соединений металлов, на- пример Ni(NO 3 ) 2 и Cu(NO 3 ) 2 , с последующим разложе- нием их до оксидов и восстановлением до металлов не приводит к образованию внутри матрицы частиц ни- кель-медного сплава. Такой результат связан с эффек- том сегрегации (разделении) этих двух металлов вслед- ствие почти 200-градусного различия в температурах восстановления их оксидов. В то же время эффекта се- грегации можно избежать, если в качестве прекурсора использовать тетраядерный никель-медный комплекс, который изображен на рис. 4. При введении этого пре- курсора в цеолитную матрицу с последующим восста- новлением водородом всего лишь при 200 ° С в ее поло- стях образуются ультрадисперсные частицы NiCu- сплава, совершенно однородные по своему составу и обладающие необычайно высокой активностью в ката- литической реакции дегидрирования циклогексана. Второй пример удачного использования полиядер- ных металлокомплексов при получении нанокомпо- зитных материалов относится к синтезу нанокристал- лов перовскитов в порах мезопористых молекулярных сит МСМ-41. Перовскиты являются кристаллически- ми веществами состава LnMO 3 , где Ln – редкоземель- ный металл, М – переходный металл. Перовскитная структура замечательна, во-первых, тем, что в ней мо- гут стабилизироваться элементы в нетипичных степе- жүктеу/скачать 203,53 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|